基于无人机的安防监控系统在智慧城市中的应用前景与实现

2024-03-17孙志强宋丽丽

城市建设理论研究（电子版） 2024年3期

孙志强宋丽丽

1.北京中天锋安全防护技术有限公司烟台分公司山东烟台 264000

2.山东正元数字城市建设有限公司山东烟台 264000

智慧城市建设以提升城市管理和居民生活质量为目标，其中安全是一个重要的方面。传统的安防监控系统存在诸多局限性，如固定摄像头视野受限、盲区等问题。而基于无人机的安防监控系统可以通过空中巡航、实时监控等特点有效解决这些问题，因此在智慧城市中的应用前景广阔。

1 基于无人机的安防监控系统的优势

1.1 灵活性

基于无人机的安防监控系统具有许多优势，其中之一就是灵活性。以下是关于无人机在安防监控方面的灵活性优势：第一，快速部署。无人机可以快速部署到任何需要监控的区域，无需复杂的基础设施和预先布线，这种便捷性使得无人机可以被迅速应用于突发事件、临时活动或特定区域的监控任务中。第二，多样化的应用场景。无人机可以适应各种不同的应用场景，如大型活动现场监控、边境巡逻、建筑工地巡视等，无人机的灵活性使其能够满足不同领域和行业的安防监控需求。第三，实时监控与追踪。配备摄像头和传感器的无人机可以提供实时的视频监控和数据收集，无人机可以巡航、悬停或跟随目标，在空中任意位置进行监视，并通过视频传输技术将数据实时传送给操作人员，实现对目标区域的实时监控与追踪。

1.2 广覆盖性

基于无人机的安防监控系统还具有广覆盖性的优势，具体体现在如下几个方面：第一，大范围监控。无人机可以飞越地面障碍物，进行空中巡航，从而实现对大范围区域的监控。相比传统的摄像机或监控设备，无人机能够提供更广阔的视野和监控范围，可以迅速扩大监控的覆盖面积。第二，灵活的飞行路径。无人机可以根据监控需求自由调整飞行路径，通过预设的自主飞行路径、航线规划或远程操作，无人机可以根据实际情况选择最佳路径进行监控，覆盖目标区域的不同部分，确保全方位的监控覆盖。第三，快速响应。无人机可以快速起飞并到达需要监控的区域，在突发事件、紧急情况或短时间内需要加强监控的场景下，无人机可以快速部署，减少了人力资源的搬迁和设备布置的时间，有效提高了响应速度[1]。

1.3 高清晰度

基于无人机的安防监控系统还具有高清晰度的优势，具体如下：第一，无人机可以搭载高分辨率的摄像头，比如4K甚至8K摄像设备。这些高分辨率的摄像头能够捕捉更加清晰、细节丰富的图像，提供高质量的监控视频。第二，无人机可以在空中飞行，相对于地面摄像设备，可以更容易地拍摄到远距离的目标物体。高清晰度的摄像头结合无人机的高空优势，可以轻松捕捉到远距离的细节，有助于警示异常活动或识别目标对象。第三，部分无人机配备了可变焦摄像头，可以通过调整焦距实现光学变焦。这使得操作人员可以将镜头对准特定区域或目标，并通过进行放大来获取更为清晰、详细的画面，提高监控效果和追踪能力。

1.4 实时性

基于无人机的安防监控系统还具有实时性的优势，具体如下：第一，无人机可以快速起飞并到达目标区域，实现快速部署和即时响应。一旦接收到监控需求或警报信息，无人机可以立即起飞，到达目标区域并开始实时监控，缩短了响应时间。第二，无人机可以通过无线或有线连接，将实时的监控图像传输到地面控制站或指挥中心。操作人员可以实时观看和分析监控画面，及时获取目标区域的最新信息，做出迅速决策和反应。第三，无人机的灵活飞行能力和高清晰度摄像设备可以快速定位目标物体。一旦发生安全事件或异常情况，无人机可以快速飞至目标位置，通过实时图像传输提供目标的准确位置信息，有助于安全人员迅速定位和处理。

2 基于无人机的安防监控系统在智慧城市中的应用前景

2.1 城市巡逻与监控

基于无人机的安防监控系统在智慧城市中的应用前景非常广阔，其中之一就是城市巡逻与监控。以下是对该领域的应用前景的一些例子：第一，安全巡逻。无人机可以在智慧城市中进行安全巡逻，监测公共区域和关键场所，如街道、广场、公园、车站等。它们可以辅助警察或安保人员实时了解所监控区域的情况，发现并报告任何可疑活动或异常情况。第二，事件监测与响应。无人机可以快速到达事件现场，例如交通事故、火灾等。通过实时图像传输，操作人员可以快速获取事件的准确情况，以便及时采取相应的紧急救援措施，并与其他相关部门共享信息。第三，区域监控。无人机可以对城市的不同区域进行监控，包括人口密集区、商业区、住宅区等。它们可以识别违规行为、盗窃、抢劫等安全隐患，并及时通知相关部门采取必要措施。第四，智能视频分析。无人机搭载的高清摄像头可以使用智能视频分析技术，如行人检测、车辆识别等功能。这可以帮助监控人员实时掌握交通情况、人流密度以及异常行为，并进行更准确的预警与响应[2]。

2.2 交通监管

基于无人机的安防监控系统在智慧城市中的应用前景之一是交通监管，以下是关于无人机在交通监管方面的应用前景的一些例子：第一，交通流量监测。无人机可以搭载摄像设备，用于监测道路上的交通流量情况。通过实时图像传输和智能分析，可以帮助交通管理部门了解道路状况、拥堵情况以及交通流量峰值时段，从而采取相应的交通调控措施，优化交通流动性。第二，交通事故现场勘察。无人机可以快速飞抵交通事故现场，通过高清摄像设备记录事故现场的情况，包括车辆受损程度、交通堵塞情况等。这有助于快速勘察事故原因，并为后续的索赔和处理提供准确的证据。第三，违章监测与处罚。无人机可以搭载交通违章监测设备，例如车牌识别系统、违章停车检测系统等。它们可以对交通违法行为进行监测和记录，例如超速、闯红灯等，以协助交警部门进行处罚和交通管理。第四，高速公路巡查。无人机可以在高速公路上进行巡查，监测交通违法行为和保障道路安全。它们可以通过实时图像传输和智能分析，检测超速、逆行、疲劳驾驶等危险行为，并及时通知交警部门采取措施。

2.3 公共场所监控

基于无人机的安防监控系统在智慧城市中的应用前景之一是公共场所监控，以下是关于无人机在公共场所监控方面的应用前景的一些例子：第一，大型活动安保。无人机可以用于监控公共场所，如体育场、音乐会场地、展览中心等举办大型活动的地点。通过无人机的高空视角，可以实时监测人群的流动情况和安全状况，帮助安保人员及时发现潜在的安全风险，并采取相应的措施。第二，公园和游乐场安全。无人机可以对公园和游乐场等娱乐场所进行监控，确保游客的安全。它们可以识别并报告任何异常行为、安全隐患或紧急情况，如人员拥挤、火灾等，以提供快速响应和救援。第三，商业区和购物中心监控。无人机可以在商业区和购物中心等公共场所进行监控，提供实时的安全画面。它们可以识别并报告潜在的安全问题，如盗窃、抢劫等，以帮助保安人员迅速采取措施，确保公众的安全。第四，公共交通站点监测。无人机可以在公共交通站点，如地铁站、火车站、机场等进行监测。它们可以识别人流情况、安全隐患和任何异常行为，帮助交通管理部门及时采取措施，确保公共交通运营的顺利和乘客的安全。

2.4 灾害应急响应

基于无人机的安防监控系统在智慧城市中的应用前景之一是灾害应急响应，以下是关于无人机在灾害应急响应方面的应用前景的一些例子：第一，灾害勘察与评估。无人机可以在灾害发生后快速飞抵受灾区域，通过搭载高分辨率摄像设备和多光谱传感器等装置，对受灾区域进行详细勘察和评估。这将提供实时的灾情监测和数据收集，帮助救援人员更好地了解灾害范围、损失情况和紧急需求，从而有针对性地进行救援和资源调配。第二，搜救与救援。无人机可以用于搜救被困或失踪的人员，无人机搭载热像仪、红外相机等设备，可以在复杂环境中搜索受困者的身影和体温异常，提供定位信息给救援人员。此外，无人机还可以通过空中投放救援物资或建立临时通讯网络，为受灾群众提供急需的支持与援助。第三，灾后资源监测与管理。无人机可以用于监测灾后资源分布情况，例如供水、食品、药物等。通过高空监控和图像分析技术，可以及时发现资源储备和分配的问题，帮助相关部门优化资源配置，确保灾区的供需平衡和灾后重建工作的顺利进行。第四，紧急通讯与数据传输。无人机可以携带移动通信设备，建立临时通讯网络，弥补受灾地区通讯设施的破坏或故障。这将有助于灾后指挥中心与救援人员之间的实时沟通，协调救援行动并获取准确的灾情信息。此外，无人机还能够传输大量的图像和数据，促进灾害信息的快速共享和决策支持[3]。

3 基于无人机的安防监控系统在智慧城市中的实现方式

3.1 传感器技术

传感器技术是无人机安防监控系统在智慧城市中实现的重要方式之一，以下是一些传感器技术的应用示例：第一，视频传感器。无人机可以搭载高清摄像头或热像仪等视频传感器，通过实时拍摄和传输图像数据，实现对城市中各个区域的监控。这些传感器可以提供高分辨率的图像或视频，帮助安防人员及时发现异常情况，例如入侵事件、交通拥堵等，从而采取相应的措施。第二，环境传感器。无人机可以搭载气体传感器、温湿度传感器等环境传感器，用于检测城市环境的污染程度、温度、湿度等参数。这些传感器可以实时监测环境状态，提供城市空气质量、气象状况等相关信息，帮助城市管理部门及时采取相应的改善和调控措施。第三，声音传感器。无人机还可以搭载声音传感器，用于检测城市中的异常声音或噪音。通过分析声音特征，可以及时发现异常情况，例如窃盗、枪声等，从而及时报警并采取措施。第四，运动传感器。无人机可以搭载运动传感器，用于检测城市中的人员或车辆的运动。通过分析运动模式和轨迹，可以判断是否有可疑行为或违规活动发生，并及时通知相关部门或安防人员进行处理。

3.2 图像处理与识别技术

图像处理与识别技术是无人机安防监控系统在智慧城市中的另一种重要实现方式，以下是一些图像处理与识别技术的应用示例：第一，目标检测与跟踪。无人机搭载图像处理算法，可以实现目标检测和跟踪功能。通过对实时采集的图像进行分析，可以检测出人、车、物体等目标，并跟踪其运动轨迹。这有助于快速发现和定位潜在的犯罪行为、异常活动或失踪人员，提供重要线索给安防人员。第二，人脸识别。无人机配备人脸识别算法，可以对图像中出现的人脸进行识别和比对。这能够帮助确定特定人员的身份并及时发出警报，例如在公共场所寻找嫌疑犯、警示潜在的安全风险等。第三，车辆识别。通过图像处理和车辆识别算法，无人机可以自动识别并记录经过的车辆信息，包括车牌号码、车辆类型等。这有助于城市交通管理部门实现智能化的车辆监控和违规行为的检测，例如追踪盗窃车辆、实时监测交通拥堵等。第四，场景分析与异常检测。无人机配备图像处理和场景分析算法，可以对城市中的各种场景进行分析和识别。通过学习正常场景的特征，无人机能够自动检测到异常情况，例如火灾、交通事故、人员聚集等，及时发出警报并向相关部门发送预警信息。

3.3 通信技术

通信技术是无人机安防监控系统在智慧城市中的另一个重要实现方式，以下是一些通信技术的应用示例：第一，无线数据传输。无人机可以通过无线通信技术（如Wi-Fi、4G、5G等）将实时采集的图像、视频和传感器数据传输到地面指挥中心或云平台，这样，安防人员可以远程监视和控制无人机，并及时获取监控数据，以支持决策和应急响应。第二，高带宽通信。一些安防监控场景需要高带宽的通信支持，以传输大量的高清视频流或其他数据。利用高速通信技术，如毫米波通信，无人机可以实现超高速的数据传输，确保实时性和准确性。第三，多机协同通信。在智慧城市中，通常会存在多个无人机同时进行安防监控任务。为了协调它们的行动和数据交换，需要建立多机间的通信网络。无人机之间可以通过自组网技术、局域网或移动网等进行通信，实现资源共享、任务协同和数据互通。第四，与地面设备的通信。无人机可以与地面设备（如固定安防摄像头、传感器、指挥中心等）进行通信。通过与地面设备的连接，无人机可以接收到更多的监控数据和指令，在智慧城市的安防监控系统中发挥更大的作用。

3.4 自主飞行技术

自主飞行技术是无人机安防监控系统在智慧城市中的另一个重要实现方式，以下是一些自主飞行技术的应用示例：第一，航迹规划与路径规划。无人机配备自主飞行算法，可以根据预设的任务和指令，进行航迹规划和路径规划。通过分析地理环境和目标位置，无人机能够自动计算最优飞行路径，并确保安全地绕过障碍物、避免空域冲突。第二，环境感知与避障。无人机通过传感器（如摄像头、雷达、激光等）获取环境信息，并利用自主飞行算法实现环境感知和避障功能。它可以实时识别、跟踪和规避地面和空中障碍物，确保安全飞行并避免发生意外事故。第三，自动起降与充电。自主飞行技术还可以实现无人机的自动起降和充电，无人机可以通过预设的起飞点或充电桩实现自动起飞、降落和充电，减少对人工操作的依赖，提高工作效率和响应速度。第四，群体协同与编队飞行。在智慧城市中，可能会同时部署多架无人机进行安防监控任务。自主飞行技术可以让这些无人机实现群体协同和编队飞行，通过相互通信和协作，共同完成任务。它们可以根据指令和位置信息，自动调整飞行姿态和相对位置，形成编队并协同进行监控任务[4]。